Владимир Пышнов - Из истории летательных аппаратов
Из рис. 1 видно, что самолет "Моран-Ж", на котором летел П. Н. Нестеров, имел очень плохой обзор вперед и вниз, и П. Н. Нестерову было трудно рассчитать движение самолета.
Наоборот, летчик самолета противника очень хорошо видел самолет П. Н. Нестерова и, видимо, на это как-то реагировал. Самолеты столкнулись. Какое повреждение получил неприятельский самолет, мы не знаем; видимо, оно было очень значительным. Однако самолет П. Н. Нестерова был поврежден мало и, как показали очевидцы, некоторое время нормально снижался, но затем перевернулся и летчик выпал из него.
Рис. 1 Схема тарана П. Н. Нестеровым австрийского самолета
Можно предполагать, что у самолета П. Н. Нестерова было повреждено поперечное управление. Наиболее распространена была версия, согласно которой П. Н. Нестеров был ранен при столкновении самолетов и потерял сознание. Отвергать эту версию нельзя, однако, можно и сомневаться в этом, поскольку сила удара едва ли была велика. При авариях самолета "Моран-Ж" были случаи, когда даже при полном разрушении самолета при ударе о землю летчик страдал мало.
Самолет, на котором летел П. Н. Нестеров, превосходил самолет противника по скорости, скороподъемности и маневренности. Чтобы перехватить противника, П. Н. Нестерову нужно было только своевременно взлететь, что ему и удалось. Воздушный бой П. Н. Нестерова напоминал нападение быстрокрылого сокола, который, используя снижение, легко настигает птицу с более низкими летными возможностями или недостаточно осмотрительную. Такой вид воздушного боя получил распространение и в авиации, особенно в условиях "свободной охоты". Успех боя в большой мере определялся уменьем незаметно подойти к противнику.
В конце 1914 г. и в начале 1915 г. сложился тип самолета-истребителя с пулеметом, стреляющим вперед, сначала выше винта, а затем (с изобретением синхронизатора) -- и через плоскость вращения винта. Истребители появились у обеих воюющих сторон, и, естественно, возникла необходимость борьбы между ними. Обеспечение преимущества в воздушном бою явилось важнейшим фактором, определившим дальнейшее развитие самолетов-истребителей.
В борьбе между истребителями бывают случаи, когда один из них незаметно подкрадывается к другому и относительно легко добивается победы над ним. Однако более распространенным был случай, когда противники сходились примерно в равных исходных условиях и затем вели бой, используя свой личный летный опыт и возможности своих самолетов.
Расположение оружия для стрельбы вперед (примерно по линии полета) определяло маневр захода "в хвост" противнику. Аналогично действовал и противник. Воздушный бой принимал типичную схему кружения, или "карусели". Подобная карусель является элементом боя, который в действительности может усложняться и другими движениями, особенно, если противников много, и превращаться в своеобразную "собачью свалку", при которой фактор организации и поддержки товарищей играет очень большую роль.
Мы не имеем намерения вникать в тактику сложных воздушных боев. Совершенствование истребителей определялось элементами воздушного боя, для успешного ведения которого требовались: преимущество в скорости на стадиях сближения и ухода, преимущество в маневрировании, наличие хорошего обзора, мощность вооружения, живучесть конструкции самолета и двигателя. Впоследствии значительное внимание уделялось бронированию летчика, защите топливных баков и других жизненно важных агрегатов.
В данной работе поставлена задача -- рассмотреть вопросы, связанные с маневренностью. Этот комплекс вопросов вовсе не узок; стремление к повышению маневренности определяет очень многое в конструкции самолета, а также в выборе двигателя, запаса топлива, вооружения, оборудования и т. п.
Борьба за преимущество в маневренности была ярко выражена в период первой мировой войны и продолжалась в период между двумя мировыми войнами. Когда говорили о маневренных свойствах истребителей, то понимали под этим горизонтальный маневр, т. е. радиус и время совершения круга. К началу второй мировой войны с ростом скорости полета роль горизонтального маневра стала падать, а пришедший ему на смену вертикальный маневр поставил перед конструкторами иные требования, и истребители, маневренные в горизонтальной плоскости, сошли со сцены. Разделение истребителей на скоростные и маневренные утратило прежний смысл.
Пройдут столетия, окончательно уйдут в прошлое войны между народами. При изучении истории войн, может быть, возникнет мысль об аналогии между воздушным боем самолетов и единоборством богатырей и рыцарей. Для этого, безусловно, есть основания. В единоборстве богатырей и рыцарей обычно преследовалась цель не убить противника, а лишить его возможности дальнейшего сопротивления. Так, рыцарь, сброшенный с коня, был совершенно беспомощен. В воздушном бою основная задача -- сбить самолет, уничтожить его как боевую силу. Однако, когда сбивают самолет, может погибнуть и его экипаж.
В период первой мировой войны вероятность гибели летчика-истребителя была особенно велика. Во-первых, вес летчика составлял в то время 12-16% веса самолета; во-вторых, парашютов еще не было. Достаточно было повредить ответственный силовой элемент или орган управления, чтобы самолет был сбит и возможность его посадки была исключена. У летчика оставалась единственная надежда на "удачный" удар о землю, при котором он не будет убит. Если учесть, что самолеты были довольно легкие, некоторая вероятность остаться живым при падении с большой высоты была.
Парашюты для опасения летчиков стали применяться только с 1926-- 1928 гг. Истребители периода второй мировой войны имели вес 3000-3500 кГ и доля веса пилота снизилась до 2-2,5%; кроме того, пилот был прикрыт бронеспинкой сзади и бронестеклом спереди. В случае необходимости летчик мог, сбросив крышку фонаря, относительно легко покинуть самолет и спуститься на парашюте. Вероятность гибели летчика в случае, когда сбивали самолет, стала меньше.
С появлением и развитием реактивных самолетов-истребителей доля веса летчика снизилась еще больше и дошла до одного процента и даже менее того. Интересно, что полетный вес одноместных реактивных истребителей 1950-- 1955 гг. стал даже выше, чем вес многоместного тяжелого бомбардировщика "Илья Муромец" 1914-- 1918 гг. Однако возможности для спасения летчика ухудшились в связи с трудностью покидания самолета на большой скорости. Тогда были разработаны катапультные кресла, при помощи которых летчик буквально выстреливался из самолета. Эти выстреливания подвергают летчика таким нагрузкам, которые ранее были бы признаны как весьма опасные для жизни. Но, если условия полета все усложняются -- в связи с ростом высоты и скорости, -- то средства спасения соответственно совершенствуются. ХАРАКТЕРИСТИКИ МАНЕВРЕННОСТИ
Если мы хотим рассмотреть, как совершенствовались маневренные характеристики самолетов, то необходимо начать с частных показателей маневренности. Можно судить о маневренности по минимальной кривизне траектории 1/r, которую может описать самолет; однако, в полете измерить радиус r довольно трудно. Более удобным критерием является время совершения полного круга t или угловая скорость, достигаемая при длительном развороте, wV/r.
Характеристики маневрирования можно рассматривать с двух позиций.
Первая из них основана на том, что маневрирующие самолеты занимаются взаимным преследованием, стараясь зайти друг другу "в хвост" для выполнения стрельбы из оружия, установленного примерно по линии полета. Этот вид стрельбы обладает очень высокой прицельностью. В указанном, очень характерном, виде маневрирования оба самолета движутся по примерно одинаковым траекториям с приблизительно одинаковыми скоростями и перегрузками. Однако некоторые различия в их движении есть, и мы их далее рассмотрим.
Вторая позиция основана на рассмотрении характеристик маневрирования в связи со способностью самолета проявить инициативу для начала боя и для выхода из него. Так, возможен случай, когда самолет может успешно вести маневрирование при взаимном преследовании, но не может прекратить боя, так как при попытке это сделать он будет атакован противником. И, наоборот, самолет может обладать такими свойствами, которые дают ему возможность атаковать противника, но делают его менее маневренным в условиях взаимного преследования.
Маневрирование самолета связано с искривлением траектории его движения в вертикальной и горизонтальной плоскостях, а это требует изменения подъемной силы, и в основном ее увеличения. Изменение подъемной силы оценивается коэффициентом перегрузки nyY/G. По известным значениям коэффициента перегрузки ny, скорости полета V, высоты h, угла наклона траектории q и угла крена g можно найти радиусы кривизны траектории. Так, в случае виража с утлом крена g мы получим значения радиуса и угловой скорости:
